隨著智能家電對能效、壽命及成本控制需求的不斷提高，無電解電容變頻控制技術在冰箱領域的應用正日益受到關注。作為一種經濟高效的永磁同步電機（PMSM）控制方案，該技術主要采用薄膜電容替代傳統電解電容，能夠顯著降低系統成本、延長使用壽命。同時，無需依賴復雜有源功率因數校正（PFC）電路，即可有效抑制單相交流輸入的諧波電流，有助于簡化系統架構、提高整體運行可靠性。

為滿足冰箱壓縮機對低諧波電流、高功率因素及低成本控制的綜合需求，極海推出無電解電容變頻控制參考方案。該方案采用1顆APM32F035電機控制專用MCU和3顆GHD1620T電機專用柵極驅動器，結合薄膜電容與IGBT電路，實現無需外接PFC電路即可有效抑制諧波電流，優(yōu)化板級功率因數，可為客戶提供高效實用的變頻控制解決方案。

APM32F035無電解電容變頻控制

參考方案介紹

極海無電解電容變頻控制參考方案，具備低噪聲、低電流諧波、高可靠性、轉速穩(wěn)定性高等特點，有效降低系統成本、延長使用壽命，進一步提升系統運行可靠性。

無電解電容變頻控制方案板

該方案在交流電壓濾波整流后的電路中采用薄膜電容，并以APM32F035為主控芯片，檢測交流電壓與電機相電流的矢量控制，通過TIM1的3組互補PWM輸出至GHD1620T，來控制IGBT開關實現電平逆變，從而驅動永磁同步電機運行。

方案框圖

無電解電容變頻控制參考方案優(yōu)勢

? 單芯片控制：采用APM32F035電機控制專用MCU，主頻72MHz，內置M0CP協處理器，集成高速ADC和運放等外設資源。憑借卓越運算速度使得輸入交流電壓的觀測與電機FOC（磁場定向控制）運算可以在單核上統一實現；

? 可靠驅動能力：無電解電容電機驅動的轉速精度及帶載能力與傳統有電解電容驅動方案一致，可確保系統在不同工況下的穩(wěn)定性與可靠性；

? 先進算法控制：特有輸入電壓跟隨算法，支持動態(tài)負載調整，可降低電流諧波、節(jié)省PFC電路；

? 高性價比設計：薄膜電容可降低15%~20%系統成本、縮小30%系統體積，延長產品使用壽命；

? 高驅動功率：4μF薄膜電容，可實現400W的逆變功率。

關鍵性能參數

無電解電容控制轉速數據

無電解電容控制測試波形

AC：176V，4500rpm下的波形：黃色為母線電壓，藍色為電機電流。

APM32F035電機控制專用MCU

? 高效運行性能：基于Cortex-M0+內核，內置M0CP協處理器，有助于減輕CPU負荷，為實現無感FOC控制算法提供了良好支持；

? 高速運算ADC：采率高達1MHz，支持分段式采樣，能夠更好的將電壓與電流采樣時序分開；

? 精準定時器：TIM1支持輸出4組互補PWM，內置死區(qū)功能，并可與ADC等外設進行聯動，顯著提升系統靈活性，適用于電機控制等高精度應用場景；

? 高性能運算放大器：集成4個通用運算放大器，支持通過外接電阻調整運放增益，也可選擇內部預設的增益檔位。擺率高達10V/μs，增益帶寬積高達10MHz，具備優(yōu)異的動態(tài)響應性能。

GHD1620T電機專用柵極驅動器（Coming）

? 600V雙N溝道單相電機專用柵極驅動器；

? 支持寬范圍電壓10V~20V，提供3.3V/5V邏輯輸入兼容，懸浮偏移電壓+600V，適用于各種直流無刷/有刷電機應用方案；

? 內置500ns死區(qū)時間，支持欠壓/過溫保護、直通防止功能，可有效保護功率器件穩(wěn)定運行；

? 內部集成自舉二極管，可為高側電路提供足夠的電壓驅動開關；

? 內置溫度傳感器輸出，實現溫度補償和自適應控制，優(yōu)化電機控制能效。

面向電機控制應用市場，極海擁有“MCU+Driver+IPM”的全棧電機產品矩陣，為客戶提供自主研發(fā)的多種核心電機控制算法，具備完善的電機控制通用開發(fā)平臺，從應用層、中間層、器件層、硬件層、資深電機團隊上提供全面的生態(tài)支持，助力客戶提升電機運行效能并實現快速的方案落地。